DE102017216941A1 - Method for producing a micromechanical element - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines mikromechanischen Elements, umfassend die Schritte- Herstellen einer mikromechanischen Struktur mit einer Funktionsschicht für ein mikromechanisches Element, eine die Funktionsschicht zumindest teilweise umgebenden Opferschicht und eine Verschlusskappe auf der Opferschicht,- Aufbringen einer Deckschicht auf die mikromechanische Struktur,- Herstellen einer Gitterstruktur in der Deckschicht,- Herstellen einer Kaverne über die Gitterstruktur als Zugang zur Opferschicht,- Zumindest teilweises Entfernen der Opferschicht,- Aufbringen einer Verschlussschicht zumindest auf die Gitterstruktur der Deckschicht zum Verschließen des Zugangs zur Kaverne.The invention relates to a method for producing a micromechanical element, comprising the steps of producing a micromechanical structure with a functional layer for a micromechanical element, a sacrificial layer at least partially surrounding the functional layer and a closure cap on the sacrificial layer, applying a cover layer to the micromechanical structure, - Producing a lattice structure in the cover layer, - Producing a cavern via the lattice structure as access to the sacrificial layer, - At least partially removing the sacrificial layer, - Applying a closure layer at least on the lattice structure of the cover layer for closing the access to the cavern.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines mikromechanischen Elements.The invention relates to a method for producing a micromechanical element.

Die Erfindung betrifft weiter eine mikromechanische Struktur.The invention further relates to a micromechanical structure.

Obwohl die vorliegende Erfindung auf beliebige mikromechanische Strukturen anwendbar ist, wird die vorliegende Erfindung in Bezug auf mikromechanische Resonatorstrukturen beschrieben.Although the present invention is applicable to any micromechanical structures, the present invention will be described in terms of micromechanical resonator structures.

Viele mikromechanische Sensoren und Aktoren nutzen einen definierten Innendruck in einem Hohlraum, in dem sich bewegliche Elemente des mikromechanischen Sensors befinden, beispielsweise eine schwingende Struktur eines mikromechanischen Resonators. Bei einem mikromechanischen Resonator wird üblicherweise eine bewegliche Struktur auf Siliziumoxid oder einem ähnlichen Material als Opferschicht angelegt und davon zumindest teilweise umgeben. Nach Abscheiden eines Verschlussdeckels beziehungsweise einer Kappe wird ein Zugang zu der Opferschicht eingearbeitet, beispielsweise durch Trenchen von Zugangslöchern. Durch diese Zugangslöcher wird dann ein Gas eingeleitet, welches die Opferschicht entfernt, beispielsweise durch Ätzen. Diese Zugangslöcher werden anschließend wieder verschlossen.Many micromechanical sensors and actuators use a defined internal pressure in a cavity in which are located movable elements of the micromechanical sensor, for example a vibrating structure of a micromechanical resonator. In a micromechanical resonator, a movable structure is usually applied to silicon oxide or a similar material as a sacrificial layer and at least partially surrounded by it. After a closure cap or cap has been deposited, access to the sacrificial layer is incorporated, for example by tapping access holes. Through these access holes, a gas is then introduced, which removes the sacrificial layer, for example by etching. These access holes are then closed again.

Aus der DE 10 2009 045 385 A1 ist ein Verfahren zum Verschließen wenigstens eines Grabens eines mikromechanischen oder elektrischen Bauelements bekannt geworden. Das Verfahren umfasst die Schritte: Aufbringen eines Gitters auf das Bauelement über dem zu bildenden Graben, Ausbilden des Grabens unterhalb des Gitters, und Verschließen der Öffnungen des Gitters über den Graben durch Abscheiden einer Füllschicht auf das Gitter.From the DE 10 2009 045 385 A1 For example, a method for closing at least one trench of a micromechanical or electrical component has become known. The method comprises the steps of applying a grid to the device over the trench to be formed, forming the trench beneath the grid, and closing the openings of the grid over the trench by depositing a fill layer on the grid.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

In einer Ausführungsform stellt die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines mikromechanischen Elements bereit, umfassend die Schritte

  • - Herstellen einer mikromechanischen Struktur mit einer Funktionsschicht für ein mikromechanisches Element, einer die Funktionsschicht zumindest teilweise umgebenden Opferschicht und einer Verschlusskappe auf der Opferschicht,
  • - Aufbringen einer Deckschicht auf die mikromechanische Struktur,
  • - Herstellen einer Gitterstruktur in der Deckschicht,
  • - Herstellen einer Kaverne unterhalb der Gitterstruktur als Zugang zur Opferschicht,
  • - Zumindest teilweises Entfernen der Opferschicht,
  • - Aufbringen einer Verschlussschicht zumindest auf die Gitterstruktur der Deckschicht zum Verschließen des Zugangs zur Kaverne.
In one embodiment, the invention provides a method of making a micromechanical element comprising the steps
  • Producing a micromechanical structure having a functional layer for a micromechanical element, a sacrificial layer at least partially surrounding the functional layer and a closure cap on the sacrificial layer,
  • Applying a cover layer to the micromechanical structure,
  • Producing a lattice structure in the cover layer,
  • Creating a cavern below the lattice structure as access to the sacrificial layer,
  • At least partially removing the sacrificial layer,
  • - Applying a closure layer at least on the lattice structure of the cover layer for closing the access to the cavern.

In einer weiteren Ausführungsform stellt die Erfindung eine mikromechanische Struktur bereit, umfassend eine Deckschicht, die teilweise eine Gitterstruktur aufweist, eine Kaverne in einem Verschlusskappenmaterial, wobei die Gitterstruktur oberhalb der Kaverne ausgebildet ist, und eine Verschlussschicht, wobei die Verschlussschicht zumindest auf der Gitterstruktur der Deckschicht zum Verschließen der Kaverne angeordnet ist sowie eine Funktionsschicht für ein mikromechanisches Element, die mit der Kaverne in Fluidverbindung steht.In a further embodiment, the invention provides a micromechanical structure comprising a cover layer which partially has a lattice structure, a cavity in a closure cap material, wherein the lattice structure is formed above the cavity, and a closure layer, wherein the closure layer at least on the lattice structure of the cover layer is arranged for closing the cavern and a functional layer for a micromechanical element which is in fluid communication with the cavern.

Einer der damit erzielten Vorteile ist, dass mittels oder mit Hilfe der gitterartigen Struktur beispielsweise ein Ätzzugang verengt wird und so ein schnelleres Verschließen ermöglicht wird. Mittels der Gitterstruktur werden kleinere Zwischenräume erzeugt, welche einfacher, billiger und schneller verschlossen werden können. Eine kürzere Dauer des Verschlussprozesses ermöglicht die überwiegende Abscheidung des Verschlussmaterials der Verschlussschicht auf der Oberfläche und nicht auf dem mikroelektromechanischen Sensorelement in der Kaverne. Darüber hinaus führt eine lange Prozessdauer bei der Abscheidung des Verschlussmaterials, wenn ätzende Komponenten, beispielsweise kritische Gase, verwendet werden zu einem Materialabtrag in der Funktionsschicht. One of the advantages achieved with this is that, for example, by means of or with the aid of the grid-like structure, an etching access is narrowed and thus a faster closing is made possible. By means of the lattice structure smaller gaps are created, which can be closed easier, cheaper and faster. A shorter duration of the sealing process allows the predominant deposition of the sealing material of the sealing layer on the surface and not on the microelectromechanical sensor element in the cavern. In addition, a long process time in the deposition of the sealing material when corrosive components, such as critical gases are used, leads to a removal of material in the functional layer.

Ebenso wird der Verschlussprozess erleichtert, da auch Verschlussmaterialien verwendet werden können, welche stark in vertikaler Richtung und nur wenig in lateraler Richtung wachsen, insbesondere bei großen Öffnungen. Es wird also die Flexibilität bei der Wahl eines Verschlussmaterials erhöht. Weitere Vorteile sind beispielsweise, dass durch die Gitterstruktur das auf diese Gitterstruktur aufzubringende Verschlussmaterial die Kavität weniger beziehungsweise gar nicht kontaminiert, da der Verschlussprozess schneller und kürzer durchgeführt werden kann. Weiter kann eine größere Auswahl an Verschlussmaterialien verwendet werden, also insbesondere Prozesse zum Verschließen der Kaverne genutzt werden, welche mit günstigen Prozess- oder Hilfsgasen durchgeführt werden, die insbesondere die Funktionsschicht in der Kavität nicht beziehungsweise weniger beeinträchtigen. Ebenso wird die Prozesssicherheit durch die Gitterstruktur erhöht, da die zu verschließende Breite/Durchmesser durch die Gitterstruktur reduziert wird beziehungsweise größere Gesamtöffnungen verschlossen werden können. Ein weiterer Vorteil ist, dass die gitterartige Struktur einen geringeren Prozessdruck beim Verschlussprozess ermöglicht, was einen geringeren Innendruck in der Kaverne ermöglicht. Dies verbessert die Güte der mikromechanischen Struktur, führt somit zu reduziertem Stromverbrauch bei besserer Leistung des mikromechanischen Sensors.Likewise, the sealing process is facilitated since closure materials can also be used which grow strongly in the vertical direction and only slightly in the lateral direction, in particular in the case of large openings. Thus, the flexibility in choosing a closure material is increased. Other advantages include, for example, that due to the lattice structure, the closure material to be applied to this lattice structure less or not contaminate the cavity, since the closure process can be performed faster and shorter. Furthermore, a larger selection of closure materials can be used, ie in particular processes for closing the cavern can be used, which are carried out with favorable process or auxiliary gases, which in particular do not or less affect the functional layer in the cavity. Likewise, the process reliability is increased by the grid structure, since the width / diameter to be closed is reduced by the grid structure or larger total openings can be closed. One Another advantage is that the grid-like structure allows a lower process pressure during the closing process, which allows a lower internal pressure in the cavern. This improves the quality of the micromechanical structure, thus resulting in reduced power consumption with better performance of the micromechanical sensor.

Weitere Merkmale, Vorteile und weitere Ausführungsformen der Erfindung sind im Folgenden beschrieben oder werden dadurch offenbar:Further features, advantages and further embodiments of the invention are described below or become apparent:

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung erfolgt das Entfernen der Opferschicht mittels eines Gasphasenätzprozesses. Vorteil hiervon ist, dass die Opferschicht auf einfache Weise entfernt werden kann.According to an advantageous development, the removal of the sacrificial layer takes place by means of a gas phase etching process. The advantage of this is that the sacrificial layer can be easily removed.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung erfolgt das Herstellen der Kaverne mittels eines Ätzverfahrens mit Überätzung. Auf diese Weise wird nicht nur in vertikaler Richtung, sondern auch zumindest teilweise lateral unterätzt, was eine ausreichende Größe der Kaverne sicherstellt, gleichzeitig auch Verschlusskappenmaterial unterhalb der Stege des Gitters zuverlässig entfernt.According to a further advantageous development, the cavern is produced by means of an etching process with overetching. In this way, not only laterally etched in the vertical direction, but also at least partially laterally, which ensures a sufficient size of the cavern, at the same time reliably removes sealing cap material below the webs of the grid.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung wird zumindest ein Teil des Materials der Verschlusskappe unterhalb der Gitterstruktur und korrespondierend zu dieser erhalten. Mit anderen Worten wird dadurch eine Stützstruktur unterhalb des Gitters beziehungsweise der Gitterstruktur gebildet, welche die Stabilität der mikromechanischen Struktur insgesamt erhöht.According to a further advantageous development, at least part of the material of the closure cap is obtained below the lattice structure and corresponding to it. In other words, a support structure is thereby formed below the grid or the grid structure, which increases the stability of the micromechanical structure as a whole.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung wird als Material der Verschlusskappe Siliziumoxid, Siliziumnitrid, epitaktisch aufgewachsenes Silizium, polykristallines Silizium und/oder ein Metall verwendet. Als Metall kann beispielsweise Wolfram verwendet werden. Damit können unterschiedliche Verschlussmaterialien in flexibler Weise je nach Bedarf verwendet werden.According to a further advantageous development, the material used for the closure cap is silicon oxide, silicon nitride, epitaxially grown silicon, polycrystalline silicon and / or a metal. For example, tungsten may be used as the metal. Thus, different closure materials can be flexibly used as needed.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung wird eine weitere Verschlussschicht, die gasdicht ausgebildet wird, auf die aufgebrachte Verschlussschicht aufgebracht. Diese weitere Verschlussschicht kann beispielsweise aus Metall bestehen. Mittels der weiteren Verschlussschicht, insbesondere aus Metall, kann eine zusätzliche Diffusionsbarriere hergestellt werden und/oder eine Kompensation von Stress in der mikromechanischen Struktur erfolgen.According to a further advantageous development, a further sealing layer, which is designed to be gas-tight, is applied to the applied sealing layer. This further sealing layer may consist, for example, of metal. By means of the further sealing layer, in particular of metal, an additional diffusion barrier can be produced and / or a compensation of stress in the micromechanical structure can take place.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung ist korrespondierend zur Gitterstruktur unterhalb der Gitterstruktur Verschlusskappenmaterial in der Kaverne zumindest teilweise angeordnet. Vorteil hiervon ist, dass dadurch eine Stützstruktur für die Gitterstruktur gebildet wird, die die Stabilität insgesamt verbessert.According to a further advantageous development, closure cap material is arranged at least partially in the cavern corresponding to the grid structure below the grid structure. The advantage of this is that it forms a support structure for the lattice structure, which improves overall stability.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung ist oberhalb der Verschlussschicht eine weitere Verschlussschicht angeordnet, welche gasdicht ausgebildet ist. Mittels der gasdichten Verschlussschicht kann beispielsweise eine zusätzliche Diffusionsbarriere hergestellt werden.According to a further advantageous development, a further sealing layer is arranged above the sealing layer, which is gas-tight. By means of the gas-tight sealing layer, for example, an additional diffusion barrier can be produced.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung umfasst die Funktionsschicht Silizium und/oder Aluminiumnitrid. Vorteil hiervon ist, dass Prozess- und Hilfsgase beim Verschließen flexibel gewählt werden können. Erfolgt das Verschließen der Kaverne mittels Aluminium oder Wolfram, kann beispielsweise als Hilfsgas Argon verwendet werden. Erfolgt das Verschließen der Kaverne mittels Siliziumoxid kann als Prozessgas beispielsweise Monosilan und als Hilfsgas Sauerstoff verwendet werden. Wird als Verschlussmaterial der Kaverne epitaktisch aufgewachsenes Silizium verwendet, kann als Prozessgas Silan, Dichlorsilan oder ähnliche verwendet werden und als Hilfsgas Wasserstoff oder Chlorwasserstoff.According to a further advantageous development, the functional layer comprises silicon and / or aluminum nitride. Advantage of this is that process and auxiliary gases can be flexibly selected when closing. If the cavern is closed by means of aluminum or tungsten, argon, for example, can be used as auxiliary gas. If the cavern is closed by means of silicon oxide, it is possible, for example, to use monosilane as process gas and oxygen as auxiliary gas. If epitaxially grown silicon is used as sealing material of the cavern, silane, dichlorosilane or the like can be used as process gas and hydrogen or hydrogen chloride as auxiliary gas.

Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen, und aus dazugehöriger Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.Further important features and advantages of the invention will become apparent from the subclaims, from the drawings, and from associated figure description with reference to the drawings.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It is understood that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the particular combination given, but also in other combinations or in isolation, without departing from the scope of the present invention.

Bevorzugte Ausführungen und Ausführungsformen der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Bauteile oder Elemente beziehen.Preferred embodiments and embodiments of the invention are illustrated in the drawings and will be described in more detail in the following description, wherein like reference numerals refer to the same or similar or functionally identical components or elements.

Figurenlistelist of figures

Dabei zeigt

  • 1a-e Schritte eines Verfahrens gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 2 eine mikromechanische Struktur, hergestellt mit einem bereits bekannten Verfahren;
  • 3 einen Teil einer mikromechanischen Struktur, hergestellt mit einem Verfahren gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
  • 4 einen Teil einer mikromechanischen Struktur, hergestellt mit einem Verfahren gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
It shows
  • 1a-e Steps of a method according to an embodiment of the present invention;
  • 2 a micromechanical structure made by a previously known method;
  • 3 a portion of a micromechanical structure made by a method according to an embodiment of the present invention; and
  • 4 a part of a micromechanical structure made by a method according to an embodiment of the present invention.

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

Die 1a-e zeigen Schritte eines Verfahrens gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.The 1a-e show steps of a method according to an embodiment of the present invention.

Im Detail ist in 1a eine mikromechanische Struktur 1 gezeigt, welche mehrere Schichten übereinander umfasst. Die unterste Schicht 2 wird durch ein Substrat gebildet. Auf dieser Substratschicht 2 ist eine Opferschicht 3, beispielsweise hergestellt aus Siliziumoxid angeordnet, in die eine Funktionsschicht 4 für einen mikroelektromechanischen Sensor eingebettet ist. Oberhalb der Opferschicht 3 ist eine Verschlusskappenschicht 5, beispielsweise in Form einer Kappe, angeordnet. Auf diese Verschlusskappenschicht 5 ist wiederum Gittermaterial 6 aufgebracht beziehungsweise abgeschieden worden.In detail is in 1a a micromechanical structure 1 shown, which comprises several layers one above the other. The lowest layer 2 is formed by a substrate. On this substrate layer 2 is a sacrificial layer 3 , For example, made of silicon oxide, in which a functional layer 4 embedded for a microelectromechanical sensor. Above the sacrificial layer 3 is a sealing cap layer 5 , For example, in the form of a cap arranged. On this cap layer 5 is in turn grid material 6 applied or deposited.

Um die mikromechanische Schichtstruktur 1 herzustellen, wird beispielsweise die Funktionsschicht 4 auf der Opferschicht 3 hergestellt und anschließend erneut Material der Opferschicht 3 auf die Funktionsschicht 4 aufgebracht, bis der Teil der Funktionsschicht 4, die den mikromechanischen Sensor bildet, von der Opferschicht 3 vollständig umschlossen ist. Anschließend wird ein Verschlussdeckel/Kappe 5, beispielsweise aus epitaktisch aufgewachsenem Silizium, auf die Opferschicht 3 abgeschieden. Danach wird das Gittermaterial 6 auf den Verschlussdeckel 5 abgeschieden.To the micromechanical layer structure 1 For example, the functional layer becomes 4 on the sacrificial layer 3 produced and then re-material of the sacrificial layer 3 on the functional layer 4 applied until the part of the functional layer 4 , which forms the micromechanical sensor, from the sacrificial layer 3 is completely enclosed. Subsequently, a cap / cap 5 For example, from epitaxially grown silicon on the sacrificial layer 3 deposited. Thereafter, the grid material 6 on the cap 5 deposited.

In einem weiteren Schritt gemäß 1b wird nun eine Gitterstruktur 7 in das Gittermaterial 6 strukturiert, insbesondere im Bereich einer noch herzustellenden Kaverne 8.In a further step according to 1b now becomes a grid structure 7 in the grid material 6 structured, in particular in the area of a still to be produced cavern 8th ,

In einem weiteren Schritt gemäß 1c erfolgt nun ein Ätzprozesses über die Gitterstruktur 7, um in dem Verschlussdeckel 5 eine Kaverne 8 zu erzeugen, und um einen fluidischen Zugang zu der Opferschicht 3 zu erhalten.In a further step according to 1c An etching process now takes place via the lattice structure 7 to get into the cap 5 a cavern 8th and to provide fluidic access to the sacrificial layer 3 to obtain.

In einem weiteren Schritt gemäß 1d wird nun die Opferschicht 3 im Bereich der Funktionsschicht 4 entfernt (freigestellter Bereich 3a), um den mikroelektromechanischen Sensor der Funktionsschicht 4 freizustellen. Dies erfolgt mittels eines Gasphasenätzprozesses über die beziehungsweise mit Hilfe der Gitterstruktur 7.In a further step according to 1d now becomes the sacrificial layer 3 in the area of the functional layer 4 removed (blank area 3a) to the microelectromechanical sensor of the functional layer 4 indemnify. This is done by means of a gas phase etching process via or with the aid of the lattice structure 7 ,

In einem weiteren Schritt gemäß Figur le wird nun ein Verschlussmaterial 9 auf die Gitterstruktur 7 und auf die Deckschicht 6 aufgebracht, um die erzeugte Kaverne 8 zu verschließen. Für das Verschließen beziehungsweise als Verschlussmaterial 9 wird vorzugsweise ein Material verwendet, welches sich vorwiegend an der Oberfläche abscheidet, keine chemischen aggressiven Komponenten oder Prozessgase enthält, die für das jeweilige mikroelektromechanische Sensorelement der Funktionsschicht 4 kritisch sind und/oder ein hauptsächlich laterales Wachstum bereitstellt.In a further step according to FIG le now a closure material 9 on the grid structure 7 and on the topcoat 6 applied to the generated cavern 8th to close. For closing or as closure material 9 For example, it is preferable to use a material which deposits predominantly on the surface, does not contain any chemically aggressive components or process gases which are responsible for the respective microelectromechanical sensor element of the functional layer 4 are critical and / or provide mainly lateral growth.

2 zeigt eine mikromechanische Struktur, hergestellt nach einem bereits bekannten Verfahren. Im Detail zeigt 2 im Wesentlichen den gleichen Aufbau der Schichten 2, 3, 4, 5 und 6 der mikromechanischen Struktur 1 gemäß 1. Im Unterschied zu der mikromechanischen Struktur 1 gemäß 1 ist bei der mikromechanischen Struktur 1 gemäß 2 die Deckschicht 6 nicht mit einer Gitterstruktur 7 versehen. Ebenso ist die Dicke des Verschlussmaterials 9, beziehungsweise der Verschlussschicht 9 oberhalb der Deckschicht 6 größer als diejenige der mikromechanischen Struktur 1 gemäß 1, da aufgrund der fehlenden Gitterstruktur 7 der mikromechanischen Struktur 1 gemäß 2 ein einziges und größeres Zugangsloch in der Deckschicht 6 für die Kaverne 8 verschlossen werden muss. Darüber hinaus wird insbesondere aufgrund der fehlenden Gitterstruktur 7 Verschlussmaterial 9 in die Kaverne 8 und auf die Funktionsschicht 4 eingetragen, was nachteilig für die Güte beziehungsweise Qualität der mikromechanischen Struktur 1 gemäß 2 ist. Dieser Eintrag von Verschlussmaterial 9 verändert insbesondere die mechanischen Eigenschaften der Funktionsschicht 4 nachteilig. 2 shows a micromechanical structure made by a previously known method. In detail shows 2 essentially the same structure of the layers 2 . 3 . 4 . 5 and 6 the micromechanical structure 1 according to 1 , In contrast to the micromechanical structure 1 according to 1 is in the micromechanical structure 1 according to 2 the topcoat 6 not with a grid structure 7 Mistake. Likewise, the thickness of the closure material 9 , or the sealing layer 9 above the cover layer 6 larger than that of the micromechanical structure 1 according to 1 because of the missing lattice structure 7 the micromechanical structure 1 according to 2 a single and larger access hole in the top layer 6 for the cavern 8th must be closed. In addition, due in particular to the lack of lattice structure 7 fastener material 9 into the cavern 8th and on the functional layer 4 registered, which is detrimental to the quality or quality of the micromechanical structure 1 according to 2 is. This entry of closure material 9 changes in particular the mechanical properties of the functional layer 4 disadvantageous.

3 zeigt einen Teil einer mikromechanischen Struktur, hergestellt mit einem Verfahren gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 3 shows a part of a micromechanical structure produced by a method according to an embodiment of the present invention.

Im Detail ist in 3 der obere Teil der Schichtstruktur 1 gemäß Figur le gezeigt. Im Unterschied zu der mikromechanischen Schichtstruktur 1 gemäß Figur le zeigt die mikromechanische Struktur 1 gemäß 3 nun unterhalb der Gitterstruktur 7 Verschlusskappenmaterial 5a, genauer unterhalb der Balken 7a. Das Verschlusskappenmaterial 5a erstreckt sich dabei in Richtung der Funktionsschicht 4 und verjüngt sich dabei über eine gewisse Entfernung in die Kaverne 8 hinein. Auf diese Weise wird eine Stützstruktur gebildet, was die mechanische Stabilität erhöht. Das Verschlusskappenmaterial 7a reicht dabei im Wesentlichen zu maximal 25%, vorzugsweise zu maximal 10%, insbesondere zu maximal 5% der Tiefe der Kaverne 8 in diese hinein.In detail is in 3 the upper part of the layer structure 1 shown in FIG le. In contrast to the micromechanical layer structure 1 according to FIG le shows the micromechanical structure 1 according to 3 now below the grid structure 7 Material caps 5a , more precisely below the bars 7a , The cap material 5a extends in the direction of the functional layer 4 and rejuvenates over a certain distance into the cavern 8th into it. In this way, a support structure is formed, which increases the mechanical stability. The cap material 7a In this case, it extends substantially to a maximum of 25%, preferably to a maximum of 10%, in particular to a maximum of 5% of the depth of the cavern 8th into this.

4 zeigt einen Teil einer mikromechanischen Struktur hergestellt mit einem Verfahren gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 4 shows a part of a micromechanical structure produced by a method according to an embodiment of the present invention.

Im Detail ist in 4 im Wesentlichen die mikromechanische Struktur 1 gemäß Figur le gezeigt. Im Unterschied zur mikromechanischen Struktur 1 gemäß Figur le weist die mikromechanische Struktur 1 gemäß 4 auf der Verschlussschicht 9 eine weitere Verschlussschicht 10 auf. So kann beispielsweise, wenn als Verschlussmaterial für die Verschlussschicht 9 Siliziumoxid verwendet wird, eine Gasdichtheit durch die zweite Verschlussschicht 10 hergestellt werden. Als Material für die zweite Verschlussschicht 10 kann ein Metall verwendet werden. In detail is in 4 essentially the micromechanical structure 1 shown in FIG le. In contrast to the micromechanical structure 1 As shown in FIG le has the micromechanical structure 1 according to 4 on the sealing layer 9 another sealing layer 10 on. For example, if as a sealing material for the sealing layer 9 Silica is used, a gas tightness through the second sealing layer 10 getting produced. As material for the second sealing layer 10 a metal can be used.

Zusammenfassend weist die vorliegende Erfindung, insbesondere zumindest eine ihre Ausführungsformen zumindest einen der folgenden Vorteile auf:

  • - Schnellerer Verschlussprozess
  • - Weniger Kontamination der Kavität durch Verschlussmaterial
  • - Freie Wahl des Verschlussmaterials mit günstigen Prozess- oder Hilfsgasen beim Verschlussprozess
  • - Größere Prozesssicherheit beim Verschließen der Kavität
  • - Verbesserte Güte der mikromechanischen Struktur.
In summary, the present invention, in particular at least one of its embodiments, has at least one of the following advantages:
  • - Faster closing process
  • - Less contamination of the cavity by sealing material
  • - Free choice of sealing material with favorable process or auxiliary gases during the sealing process
  • - Greater process reliability when closing the cavity
  • - Improved quality of the micromechanical structure.

Obwohl die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, ist sie nicht darauf beschränkt, sondern auf vielfältige Weise modifizierbar.Although the present invention has been described in terms of preferred embodiments, it is not limited thereto, but modifiable in a variety of ways.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

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Claims (10)

Verfahren zum Herstellen eines mikromechanischen Elements, umfassend die Schritte - Herstellen einer mikromechanischen Struktur (2, 3, 4, 5), mit einer Funktionsschicht (4) für ein mikromechanisches Element, eine die Funktionsschicht (4) zumindest teilweise umgebenden Opferschicht (3) und eine Verschlusskappe (5) auf der Opferschicht (3), - Aufbringen einer Deckschicht (6) auf die mikromechanische Struktur (2, 3, 4, 5), - Herstellen einer Gitterstruktur (7) in der Deckschicht (6), - Herstellen einer Kaverne (8) unterhalb der Gitterstruktur (7), als Zugang zur Opferschicht (3), - Zumindest teilweises Entfernen der Opferschicht (3), - Aufbringen einer Verschlussschicht (9) zumindest auf die Gitterstruktur (7) der Deckschicht (6) zum Verschließen des Zugangs zur Kaverne (8).A method of manufacturing a micromechanical element comprising the steps - Producing a micromechanical structure (2, 3, 4, 5), with a functional layer (4) for a micromechanical element, a functional layer (4) at least partially surrounding sacrificial layer (3) and a closure cap (5) on the sacrificial layer (3 ) Applying a cover layer (6) to the micromechanical structure (2, 3, 4, 5), Producing a lattice structure (7) in the cover layer (6), - Producing a cavern (8) below the lattice structure (7), as access to the sacrificial layer (3), At least partial removal of the sacrificial layer (3), - Applying a closure layer (9) at least on the lattice structure (7) of the cover layer (6) for closing the access to the cavern (8). Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei das Entfernen der Opferschicht (3) mittels eines Gasphasenätzprozesses erfolgt.Method according to Claim 1 wherein the removal of the sacrificial layer (3) takes place by means of a gas-phase etching process. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1-2, wobei das Herstellen der Kaverne (8) mittels eines Ätzverfahrens mit Überätzung erfolgt.Method according to one of Claims 1 - 2 in which the cavern (8) is produced by means of an overetch etching process. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1-3, wobei die Kaverne (8) derart hergestellt wird, sodass zumindest ein Teil des Materials (5a) der Verschlusskappe (5) unterhalb der Gitterstruktur (7) und korrespondierend zu dieser erhalten wird.Method according to one of Claims 1 - 3 in that the cavern (8) is produced such that at least part of the material (5a) of the closure cap (5) is obtained below the lattice structure (7) and corresponding to it. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 2-4, wobei als Material der Verschlusskappe (5) Siliziumoxid, Siliziumnitrid, epitaktisch aufgewachsenes Silizium, polykristallines Silizium und/oder ein Metall verwendet wird.Method according to one of Claims 2 - 4 , wherein as the material of the cap (5) silicon oxide, silicon nitride, epitaxially grown silicon, polycrystalline silicon and / or a metal is used. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1-5, wobei eine weitere Verschlussschicht (10), die gasdicht ausgebildet wird, auf die aufgebrachte Verschlussschicht (9) aufgebracht wird.Method according to one of Claims 1 - 5 , wherein a further sealing layer (10), which is formed gas-tight, is applied to the applied sealing layer (9). Mikromechanische Struktur, umfassend eine Deckschicht (6), die teilweise eine Gitterstruktur (7) aufweist, eine Kaverne (8) in einem Verschlusskappenmaterial (5), wobei die Gitterstruktur (7) oberhalb der Kaverne (8) ausgebildet ist, und eine Verschlussschicht (9), wobei die Verschlussschicht (9) zumindest auf der Gitterstruktur (7) der Deckschicht (6) zum Verschließen der Kaverne (8) angeordnet ist sowie eine Funktionsschicht (4) für ein mikromechanisches Element, die mit der Kaverne (8) in Fluidverbindung steht.Micromechanical structure comprising a cover layer (6) partially comprising a lattice structure (7), a cavity (8) in a closure cap material (5), the lattice structure (7) being formed above the cavity (8), and a sealing layer ( 9), the closure layer (9) being arranged at least on the lattice structure (7) of the cover layer (6) for closing the cavern (8) and a functional layer (4) for a micromechanical element being in fluid communication with the cavity (8) stands. Mikromechanische Struktur gemäß Anspruch 7, wobei korrespondierend zur Gitterstruktur (7) unterhalb der Gitterstruktur (7) Verschlusskappenmaterial (5a) in der Kaverne (8) zumindest teilweise angeordnet ist.Micromechanical structure according to Claim 7 , wherein corresponding to the grid structure (7) below the grid structure (7) sealing cap material (5a) in the cavern (8) is at least partially arranged. Mikromechanische Struktur gemäß einem der Ansprüche 7-8, wobei oberhalb der Verschlussschicht (9) eine weitere Verschlussschicht (10), welche gasdicht ausgebildet ist, angeordnet ist.Micromechanical structure according to one of Claims 7 - 8th , wherein above the closure layer (9), a further closure layer (10), which is gas-tight, is arranged. Mikromechanische Struktur gemäß einem der Ansprüche 8-9, wobei die Funktionsschicht (4) Silizium und/oder Aluminiumnitrid umfasst.Micromechanical structure according to one of Claims 8 - 9 wherein the functional layer (4) comprises silicon and / or aluminum nitride.
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